Polarisation der Strahlung deutet auf Neutronenstern in der Nähe eines großen Schwarzen Lochs
Amsterdam (Niederlande) / Berkeley (USA) - Rätselhafte, sich wiederholende extrem kurze Ausbrüche von Radiostrahlung aus einer 2,5 Milliarden Lichtjahre entfernten Zwerggalaxien stammen möglicherweise von einem Neutronenstern in der Umgebung eines großen Schwarzen Lochs. Darauf deuten detaillierte Beobachtungen der Radioblitze durch ein internationales Team von Astronomen. Die Strahlung der kurzen Radioausbrüche ist demnach zu nahezu hundert Prozent linear polarisiert und weist eine extrem starke und variable Faraday-Rotation auf, also eine Drehung der Polarisationsrichtung in Abhängigkeit von der Frequenz. Das sei typisch für Radiostrahlung, die aus einer Region mit starken veränderlichen Magnetfeldern stamme, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.
„Eine derart starke Faraday-Rotation kennen wir bislang nur für Strahlung aus der Umgebung massereicher Schwarzer Löcher“, erklären Jason Hessels von der Universität Amsterdam und seine Kollegen. Das Team hatte die Quelle FRB 121102 mit dem 300 Meter großen Arecibo Telescope in Puerto Rico, sowie dem 100 Meter großen Green Bank Telescope in den USA beobachtet und insgesamt 31 Radioblitze nachgewiesen, die jeweils 30 Mikro- bis 9 Millisekunden andauerten. Die kurze Dauer der Ausbrüche spricht nach Ansicht der Forscher für eine sehr kleine, möglicherweise nur zehn Kilometer große Strahlungsquelle als Ursache – das wäre typisch für einen Neutronenstern.
Schnelle Radioblitze – englisch „fast radio bursts“, kurz FRBs – sind seit ihrer Entdeckung 2006 ein astronomisches Mysterium. Sie setzen in extrem kurzer Zeit die Energie von mehreren hundert Millionen Sonnen frei. Die Radioblitze zeigen eine Dispersion genannte Eigenschaft: Strahlung mit hoher Frequenz trifft etwas eher im Empfänger ein als Strahlung mit niedriger Frequenz. Diese Dispersion ist ein wichtiges Indiz dafür, dass die Strahlung nicht nur aus dem Weltall, sondern sogar von außerhalb der Milchstraße, aus fernen Galaxien, stammen muss.
Erschwert wird die Erforschung der Radioblitze dadurch, dass sie jeweils nur einmal am Himmel aufleuchten. Mit einer Ausnahme: FRB 121102 ist die bislang einzige Quelle, die mehrere Radioblitze gezeigt hat, bislang insgesamt über 200. Damit ist sie zugleich die einzige Quelle von Radioblitzen, die sich gezielt beobachten lässt. Die Messungen von Hessels und seinen Kollegen zeigen jetzt, dass FRB 121102 sich in einer Umgebung mit extrem starken, veränderlichen Magnetfeldern befindet. Möglicherweise, so die Forscher, ist diese ungewöhnliche Umgebung der Grund dafür, dass FRB 121102 im Gegensatz zu anderen Quellen immer wieder Radioblitze aussendet.
„Aber noch wissen wir nicht, was die Ursache der Radioblitze ist“, betont Team-Mitglied Vishal Gajjar von der University of California in Berkeley. Zwar lasse sich Polarisation und Faraday-Rotation mit der Strahlung eines Neutronensterns im Magnetfeld eines großen Schwarzen Lochs erklären. „Es bleibt aber die Frage, wie ein rotierender Neutronenstern die gewaltige Energie eines Radioblitzes erzeugen kann.“ Das Team plant zunächst weitere Beobachtungen von FRB 121102, insbesondere um nach weiteren Hinweisen auf ein massereiches Schwarzes Loch zu suchen. Anschließend wollen die Forscher auch die Umgebungen anderer Radioblitze auf physikalische Besonderheiten hin untersuchen.
Bildquelle: Danielle Futselaar